DE3613031A1

DE3613031A1 - Von der fahrzeuggeschwindigkeit abhaengige servolenkung

Info

Publication number: DE3613031A1
Application number: DE19863613031
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kasugai Aichi Nagae
Original assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Current assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1986-10-30
Also published as: KR930001865B1; AU5616686A; FR2580577B1; AU588306B2; IT1187994B; FR2580577A1; IT8667321A0; GB2174653A; JPS61241273A; MX162865B; GB8609157D0; US4694927A; GB2174653B; KR860008065A; IT8667321A1; JPH0236429B2; BR8601771A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Servolenkung mit einer Hauptpumpeneinheit, die unter Druck stehendes Öl über ein Steuerventil einer Stelleinrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft bereitstellt.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Servolenkungseinrichtung, die die Kraftverstärkung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert.

Es wurden bereits zahlreiche von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Servolenkungen beispielsweise folgender Art vorgeschlagen: Eine Servolenkung, bei der eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe ein Abschaltventil steuert und der innere Pumpendruck einer Hauptpumpe als reaktiver Kolben wirkt; eine Servolenkung, bei der eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe ein Ventil steuert, um eine Ölversorgungsleitung und eine Tankrückführölleitung zu umgehen; eine Servolenkung, bei der ein Ventil, welches zum Umgehen einer Ölversorgungsleitung und einer Tankrückführölleitung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Steuerwinkelgröße oder der Steuerrad-Drehkraft gesteuert wird; eine Servolenkung, bei der eine Bypass-Pumpe zwischen zwei Kammern einer Stelleinrichtung durch ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal oder durch Fahrzeuggeschwindigkeits- und dem tatsächlichen Steuerwinkel entsprechende Signale oder alternativ durch eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe gesteuert wird; eine Servolenkung, bei der ein Pumpendurchflußregulationsventil mit einer Spule in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Winkelsteuergeschwindigkeit und Lateralbeschleunigung gesteuert wird; eine Servolenkung, bei der ein Pumpendurchflußregulationsventil durch einen Schrittmotor in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird; und eine Servo-

lenkung, bei der eine Pumpe mit variabler Pumpleistung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird.

Servolenkungseinrichtungen der herkömmlichen Art erfordern jedoch mehr komplizierte Bauteile, von denen die meisten Präzisionsbauteile und daher teuer sind. Darüberhinaus weisen die herkömmlichen Servolenkungen die von ihnen geforderten oder erwünschten Eigenschaften nicht auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Servolenkung zu schaffen, die die den herkömmlichen, zuvor beschriebenen Servolenkungen anhaftenden Probleme nicht aufweist .

Ausgehend von der eingangs genannten Servolenkung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Ölleitung, die die Austrittsöffnung der Hauptpumpeneinheit und das Steuerventil verbindet, wobei das Steuerventil eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe, die mit der Ansaugöffnung der Hauptpumpeneinheit verbunden ist, sowie einen reaktiven Mechanismus zur Steuerung der Arbeitsweise des Steuerventils aufweist, wobei die Austrittsöffnung der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Pumpe mit dem reaktiven Mechanismus sowie über ein reaktives Rückschlagventil mit einer sich zwischen der Austrittsöffnung der Hauptpumpeneinheit und der Drucköffnung des Steuerventils erstreckenden Ölleitung und weiterhin über eine reaktive Druckdüse oder Drosselbohrung (reactive pressure orifice) mit einer Ölleitung verbunden ist, die sich zwischen der Rückflußöffnung des Steuerventils und dem Reservoir der Hauptpumpeneinheit erstreckt.

Λ Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Servolenkung,

Fig. 2 ein Diagramm, in dem die Fördermenge der vom Motor angetriebenen Hauptpumpeneinheit in Abhängigkeit von der Motordrehzahl bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Servolenkung dargestellt ist,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Fördermenge der vom Motor angetriebenen Hauptpumpeneinehit in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt,

Fig. 4 ein Diagramm der effektiven Fördermenge der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Pumpe im Hydraulikkreis, der die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe, die in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kraftabgabe-, welle des Motors angetrieben wird, die Düse und das Druckrückschlagventil umfaßt,

Fig. 5 ein Diagramm, das die Ölmenge, die dem Steuerventil bei der Servolenkung zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt,

Fig. 6 ein Diagramm, das in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit den Druck im Hydraulikkreis wiedergibt, der die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe, die Druckdüse und das Druckrückschlagventil umfaßt, oder das den Steuerventil-Reaktivdruck in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt, und

Fig. 7 ein Diagramm, das in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit die Lenkkraft und die Kraftabgabe des Steuerrads, die durch den Verstärkungseffekt der Ölmenge, die dem Steuerventil in der Servolenkung zugeführt wird, und durch den Steuerventil-Reaktivdruck erreicht wird.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Steuerrad 1 ist an einem Ende einer Lenksäulenwelle 2 befestigt, an der zwischen ihren beiden Enden ein Steuerventil 3 vorgesehen ist. Am anderen Ende der Lenksäulenwelle 2 ist ein Zahnrad oder Ritzel 4 vorgesehen. Das Ritzel 4 steht mit einer Zahnstange 5 in Eingriff, die mit ihrem einen Ende über ein Lenkgestänge und einen Gelenkarm mit einem Rad 6 und weiterhin mit der Kolbenstange einer Stelleinrichtung 7 verbunden ist, die ihrerseits über das Ventilglied 8 des Steuerventils 3 mit einer Hauptpumpeneinehit-Auslaßölleitung 9 und einer Tankrücklauf-Ölleitung 10 in Verbindung steht. Das andere Ende der Zahnstange 5 ist mit dem anderen (nicht dargestellten) Rad verbunden. Die Tankrücklauf-Ölleitung 10 und die Hauptpumpeneinheit-Auslaßölleitung 9 sind ihrerseits mit einem Öltank 11 bzw. einer Hauptpumpeneinheit 12 verbunden. Die Hauptpumpeneinheit 12 umfaßt eine Hauptpumpe 13 und ein mit einem (nicht dargestellten) bekannten Rückfluß- bzw. Überströmmechanismus (relief mechanism) versehenes Durchflußregulierungsventil 14. Die Hauptpumpeneinheit 12 stellt unter Druck stehendes Öl in einer Menge bereit, die der Drehzahl eines Motors oder einer Maschine 15 entspricht, die die (nicht dargestellte) Kraftabgabewelle aufweist, mit der eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe 16 verbunden ist. Die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe 16 ist ihrereseits über eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Ansaugölleitung 17 mit der Hauptpumeneinheit-Auslaßölleitung 9 verbunden. Die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhänige Pumpe 16 ist weiterhin über eine Auslaßölleitung 18 der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Pumpe und einer reaktiven Druckaustrittsöffnung 19 mit der Tankrücklauf-Ölleitung 10, sowie über die Auslaßölleitung 18 der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Pumpe und einem reaktiven Druckprüfventil 20 mit der Hauptpumpeneinheit-Auslaßölleitung 9 verbunden. Die Auslaßölleitung 18 der von der Fahrzeuggeschwindigkeit ab-

hängigen Pumpe ist m?.t Steuerventil-Gegenwirkmechanismen (control valve reactive mechanisms) 21, 22, die dem Ventilglied 8 augeordnet sind, verbunden.

Anhand der Figuren 2 bis 7· wird nachfolgend die Arbeitsweise der von der Fahrzeuggeschwinäigkeit abhängigen Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst geht aus Fig. 2 hervor, daß sich die Ölaustritfcskennlinie entsprechend der Drehzahl der vom Motor 3,5 angetriebenen Hauptpumpe, 13 und der Drehzahl der Pumpeneinheit 12 einschließlich des Durchflußregulationsyentüs 14 linear ändert, bis die Leerlaufdrehzahl erreicht ist und diese Kennlinie bleibt für Drehzahlen oberhalb der Leerlaufdrehzahl konstant. Aus Fig, ,3 ergibt sich, daß bei höherer Drehzahl des Motors 15 als der Leerlaufdrehzahl die Austrittskennlinie der Pumpeneinheit in Abhängigkeit von der Fährzeuggeschwindigkeit im wesentlichen konstant ist. Und da der Abfluß bzw. die Fördermenge $Qr von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Pumpe 16 bei ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, erhöht eich auch der Druck in <ier Aystrittsolleitung 18 der von der Fahrzeuggeschwindigkeit- abhängigen Pumpe 16 proportional mit dem Ansteigen -der Öldurchflußmenge, die durch die reaktive Druckaustrittsöffnung 19 hindurchströmt. Wenn der Druck einen vorgegebenen bzw* eingestellten Druck für das reaktive Rückschlagventil 20 erreicht, fließt alles überschüssige unter Druck stehende öl in die Austrittsölleitung 9 der Hauptpumpeneinheit 12 zurück. In Fig. 4 ist daher der effektive Abfluß bzw. die effektive Fördermenge der von der Fahrzeugge-* schwindigkeit abhängigen Fumpe 16 dargstellt, und Fig. 6 zeigt den Pruck innerhalb d^r Abflußo'lleitung IB der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Pumpe 16.

Die Ölmenge die dem Steuerventil 3 bereitgestellt wird, ist die Differenz zwischen der Kennlinie von Fig. 3 umd der Kennlinie von Fig. 4 bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung. Daher

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nimmt die Ölmenge allmählich ab, bis die vorgegebene bzw. eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise 10Ö km/h erreicht ist und bleibt dann bei Geschwindigkeiten konstant, die über der vorgegenen Fahrzeuggeschwindigkeit liegen. Durch den Verstärkungseffekt der Versorgungsölfördermengen-Kennlinie für das Steuerventil 8 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der reaktiven Druckkennlinie vom Steuerventilreaktivmechanismus des Steuerventils 8 zeigen die Kennlinien der Lenkkraft und die Kraftabgabe des Lenkrads gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit, daß bei geringerer Fahrzeuggeschwindigkeit die Steuerkraft klein und die Kraftabgabe des Steuerrads groß ist, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Dadurch kann eine Steuerung bei Parkvorgängen leicht durchgeführt werden. Da die Kraftabgabe des Steuerrads abnimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, kann ein gutes bzw. optimales Steuergefühl und Steuerrad-Haltegefühl entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht werden.

Wie aus der vorausgegangenen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung deutlich wird, ist die Servolenkeinrichtung einfach im Aufbau, die Lenkeigenschaften sind stabil und die Vorrichtung ist weniger kostspielig, da die Hauptpumpeneinheit ein Konstant-Durchflußregulationsmechanismus ist. Da die metrische, von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe die Ölmengenbereitstellung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit reguliert, ist die Ölmengen-Bereitstellung sicher und zuverlässig, und da die metrische, von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe und Austrittsöffnung den Steuerventilreaktivdruck in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit reguliert, ist die Zuverlässigkeit bezüglich des Drucks hoch, und da der Steuer- bzw. Regelvorgang durch die Kombination weniger Elemente realisiert werden kann, können die für die jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeiten geeigneten Steuereigenschaften durch den Vervielfachungs- bzw. Verstärkungseffekt erreicht werden.

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Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele besprochen. Dem Fachmann sind jedoch Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfindüftgsgedanke verlassen wird.

- Leerseite -

Claims

.-I. :" " :..: '"I" -:.Υ-8390 3613031 Von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Servolenkung Patentanspruch

1. Von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Servolenkung mit einer Hauptpumpeneinheit, die unter Druck stehendes Öl über ein Steuerventil einer Stelleinrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft bereitstellt,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptpumpeneinheit (12) eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Pumpe (16), deren Ansaugöffnung (17) mit einer sich zwischen der Austrittsöffnung der Hauptpumpeneinheit (12) und dem Steuerventil (13) erstreckenden Ölleitung (9) verbunden ist, sowie einen reaktiven Mechanismus (21, 22) zur Steuerung der Arbeitsweise des Steuerventils (3) aufweist, wobei die Austrittsöffnung (18) der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Pumpe (16) mit dem reaktiven Mechanismus (21, 22), sowie über ein reaktives Rückschlagventil (20) mit einer sich zwischen der Austrittsöffnung der Hauptpumpeneinheit (12) und dem Druckanschluß des Steuerventils (3) erstreckenden Ölleitung, und über eine reaktive Druckdüse (19) mit einer sich zwischen der Rücklauföffnung des Steuerventils (3) und den Reservoir (11) der Hauptpumpeneinheit (12) erstreckenden Ölleitung (10) verbunden ist.